[发明专利]一种模块化的可更换桥芯结构的镶嵌式蝶形模具

说明书

技术领域

本发明属于金属挤压技术领域，特别涉及一种型材挤压模具结构及一种配合结构，主要用于硬质难挤合金的空心型材挤压，具体是一种模块化的可更换桥芯结构的镶嵌式蝶形模具。

背景技术

目前90％以上的空心型材采用分流组合挤压技术进行生产，但在其挤压过程中存在变形阻力较大，金属流动困难；容易造成堵模，将模具分流桥部分压裂或压断；模芯极易失稳发生变形，模具寿命低等技术问题[程磊，谢水生，和优锋等.空心铝型材蝶形模挤压技术的应用.锻压技术,2011,36(1):13-16]。为解决传统分流组合模挤压时存在的问题，20世纪90年代末，Bergagna提出了蝶形模(Butterfly Die)的概念，其主要结构特点是将分流桥设计成拱形，以代替传统分流组合模的矩形状分流桥，而且分流桥的中心部位较低，以降低突破压力；采用分层导流结构，即分层设计分流孔的形状和数目，改善分流桥下遮蔽部分的金属供料；同时，模腔具有很好的流线型，减小材料流动阻力，改善材料的流动性[C.Pinter.Butterfly Die.Aluminum and Its Alloys,2006,7-8:130-131]。研究表明，蝶形模挤压技术是一种新型高效的空心型材挤压成形技术，不仅能有效提高挤压速度、降低突破压力、提高模具寿命和生产效率，而且可显著改善型材的组织性能，在硬质难挤合金的空心型材生产中具有很大的潜在技术优势[崔伟超,董盼稳.铝型材挤压蝶形模设计实践.硅谷,2013,12:71-72；C.Pinter,T.Pinter.Butterfly dies-Increase extrusion speed through innovative porthole die design.The Ninth International Aluminum Extrusion Seminar&Exposition[C].Orlando,USA,May 13-16,2008]。

在实际生产中，挤压模具在高温、高摩擦及周期性载荷下工作，在挤压机加载瞬间其所承受的载荷变化幅度剧烈，模具分流桥根部或模芯部位容易产生应力集中，导致模具发生断裂而报废，不得不更换整套挤压上模，挤压成本较高[王彦俊,李鹏伟,孙巍等.H13大型挤压模具分流桥断裂分析.2012,7(4):262-264]。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种模块化的可更换桥芯结构的镶嵌式蝶形模具，能够解决空心型材挤压生产中存在的材料流动不均和模具寿命较低问题，有效提高模具寿命、生产效率以及型材产品质量。其中，将挤压上模拆分成上模基体和拱形分流桥+模芯支撑+模芯(简称为桥芯结构)两部分并分开加工，设置模块化的可更换的桥芯结构，与上模基体以楔形配合方式镶嵌固定在一起。所述上模基体、桥芯结构在没有损坏情况下可重复使用。实际挤压中，当模具分流桥或模芯部位破裂损坏，只需要加工并更换一个桥芯结构便可继续进行生产，使得模具加工更加灵活，缩短模具加工周期，减少模具加工费用，进一步降低生产成本。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种模块化的可更换桥芯结构的镶嵌式蝶形模具，包括上模和下模，所述上模包括上模基体和桥芯结构，所述桥芯结构包括一体成形的分流桥、模芯支撑和模芯，所述分流桥的桥面呈拱形，分流桥的桥体形状呈弯曲状，分流桥与上模基体可拆卸式连接，分流桥与上模基体之间形成分流孔；所述下模设置有焊合室、工作带、一级空刀和二级空刀。

所述模芯支撑两端分别与分流桥和模芯相连接；分流桥桥面设置成拱形，存在一定弧度，呈流线型设计，可减小金属坯料流动阻力，有效降低突破挤压力；提高分流桥承载压力，控制金属流向；同时减小分流桥根部金属流动的死区，提高挤压型材焊合质量。

所述分流桥的桥体弯向模芯支撑；分流桥的桥体存在一定曲率，有一定圆弧半径R，挤压时可减小分流桥所受金属坯料阻力。

所述分流桥桥面与上模基体的上端面之间具有设定距离H，所述分流桥桥面与模芯支撑之间具有设定距离h，H即为分流桥下沉高度，h即为二级导流高度；采用分层导流结构，分流桥中心部位较低，有利于进一步降低挤压突破力，减小最大挤压载荷，同时使得金属材料易于向型材难成形部位流动，提高模具寿命以及生产效率。